桑迪亚国家实验室创造了第一个光学超材料逆向设计软件——这意味着用户首先描述他们想要的结果，软件填写实现这一目标的步骤。现代设计方法需要从工程上猜测，但超理想、高性能摄像头、隐形装甲等理论技术可能会让佩戴者无法察觉。

Sandia在研发项目中使用了名为Mirage的设计辅助工具，并在去年发布了一个测试版本来选择合作伙伴。现在，研究政府超材料项目的研究人员可以免费申请许可证。

十多年来，人造光学超材料因其以非凡方式操纵光线的能力而备受吹捧。理论上可以大大减少卫星成像和星际望远镜，超材料透镜比传统透镜薄一百倍。或者，这项技术有一天会导致隐藏材料，偏转它们周围的光线，使物体不可见。

Mirage简化并自动化了这些技术所需材料的设计过程。

幻影消除了设计中的猜测。

迄今为止，光学超材料领域一直在努力实现其变革光学革命的所有承诺。工程师面临的困难之一是超材料是由被称为超材料的微小部件组成的，这些部件可以被设计成许多种变体。一般来说，某种形状可能会使光线弯曲。改变形状、大小、间距或材料可能会放大或减弱效果，或者导致完全不同的事情发生，例如将光线扭曲到一个方向或改变其强度或颜色。

“到目前为止，很难预测大量的“同质”属性，”负责资助该软件开发的DARPA项目经理Mike Fiddy说。

其他软件可以模拟元原子对光的影响，但这只能让研究人员利用直觉对不同的设计进行实验，直到他们偶然发现或计算出他们想要的行为。

尽管面临挑战，一些研究人员还是成功地创造了富有想象力的超材料设备。桑迪亚发明了一种将热量转化为电能的装置，这种装置可能会用于更省油的发动机，还发明了光混合技术，这种技术可以产生新的、可变的多色光源，可以加速从考古到生物医学的各种研究。

但总的来说，桑迪亚科学家伊哈布埃尔-卡迪(Ihab El-Kady)表示，这种超材料企业需要升级。

“我们不能通过反复试验来解决这个问题，”构想出幻影的埃尔-卡迪说。“相反，我们可以反其道而行之。我们可以说：‘这就是我想做的。“现在告诉我超材料是什么样的，”"

没有工具使用这种反向设计方法。因此，埃尔-卡迪和他的团队在桑迪亚国家安全光子学中心成立了一个。

用户友好的说明，可以使用100多个模板。

让用户首先告诉他们想要的光学特性——超材料如何与光相互作用——以及他们的起始材料。Mirage基于100多个模板库生成符合这些标准的设计。或者，用户可以自己画设计，程序会检查错误。

Fiddy说，“设计超材料的更系统的方法应该会大大加速它们在各种应用领域的采用，”消除了更常用的直观方法。

DARPA特色幻影作为领先技术，在马里兰州华盛顿堡该研究所成立60周年研讨会上展示了其深远的用途。

埃尔-卡迪说：“幻影是一种多功能工具。“它不仅可以告诉你超材料的外观，还可以让你探索各种配置，模拟系统，验证选定的行为，可视化它们的响应，并在制造限制下优化它们的功能。”

软件改进了强有力的想法。

最重要的是，桑迪亚高级科学家伊加尔布伦纳(Igal Brener)在他对超材料的研究中使用了该软件，他说幻影非常有用，因为它包含的算法可以帮助研究人员从他们的发明中获得最佳性能。

布伦纳团队创造的材料可以混合两种激光，一次产生11种颜色，包括红外线和紫外线。这项技术有可能被开发成替代激光器，而不是单色激光器。

但是有些颜色太暗，无法使用，所以他正在探索提高输出效果的方法。Brener使用的其他软件包包括简单的优化算法。然而，要使用更高级的算法，他必须用自己的编码来补充这些包。幻影不是这样的。

“有许多不同风格的优化技术，”他说。“Mirage是我所知道的唯一一个内置复杂优化技术的软件包。”

如果第一次发射成功，Sandia计划开发第二版Mirage，暂定名为Mirage Elite，它将自动将元原子转化为奇怪和古怪的形状，以发现未被发现的行为，从而引入优化激增。

资料来源：桑迪亚